新能源汽车定转子冲片自动化生产线的设计与规划

陶承虎， 曹振波， 张 强， 潘振东

（沈阳新松机器人自动化股份有限公司， 辽宁 沈阳 110169）

0 引言

新能源汽车运行主要靠电机实现，而定转子铁芯作为电机的核心部件，其生产质量对于新能源汽车运行的稳定性有着重要的意义， 并且在生产过程中我们也发现定转子铁芯的生产成本能够达到电机总成本的30%以上。 而通过了解传统生产工艺我们发现，手工送料和取件的方式，很难提升部件生产效率，并且具有较高的危险性。而自动化生产系统的引入，除了能够提高生产效率以及生产安全性，还能进一步提升生产的精确度，从而生产出质量上乘的定转子铁芯技术。所以，深入优化新能源汽车定转子冲片自动化生产线，对于汽车制造行业以及机械行业发展，都有着十分重要的意义。

1 铁芯冲片自动化线设计

1.1 铁芯冲片工艺的选择

在实际生产过程中，单冲、复冲、进级冲是常用的冲裁方式。所以，冲片的冲裁方式也可以选择以上任意一种，但是仍然也需要考虑到生产类型或者冲片结构等因素。一般来说，相比其他冲裁方式，复式冲裁能够有效提高生产效率，并且具有较高的冲片精度，因此是生产线中广泛采用的技术手段。 这种技术手段的实现，通过在冲床上安装复冲模的方式，从而将全部定子或转子槽形在一个工序内完全冲出。 对于部分结构特殊的转子，可以将工序数量调整为2 个或者3 个。为了保证部件外圆和内圆的同轴度，可以采用统一工序、同时冲出的技术方案[1]。

1.2 冲片生产工艺流程

常见工艺流程如图1 所示。

图1 冲片生产工艺流程示意图

1.3 定子和转子冲片自动化生产线

在实际设计过程中， 可以将定子和转子的生产线分开设计，如图1 所示。 其中，定子冲片包括定子开坯、落定子片等步骤， 冲床的选用需要根据企业现有冲床型号以及冲裁力计算公式进行确定，机械手则主要完成定子片的传递与收集工作。在定子开坯过程中能够完成转子冲片整形工作，随后进入定子送料台，材料经机械手运送至冲床内，将转子内部形状冲出，在由机械手送入下一台冲床，完成其他结构的冲裁操作[2]。

1.4 系统技术路线规划与设计

三维建模软件的应用能够更好地完成机械手自动化冲片方案的设计工作，在三维建模软件中能够对机械手运转过程中涉及到的参数进行验证，从而为配套工装的完善提供参考。另外，在不断的比较以及分析过程中，技术人员也能对生产工艺产生更为深刻的理解，为后续设计质量的提升创造有利条件[3]。

2 机械手的组件与控制系统

2.1 机械手相关组件

冲压生产过程对精度有着较高的要求，这样才能保证零件的冲裁过程是精确的，另外也能避免冲裁过程对生产线造成损伤。 那么在设计过程中，就需要让吸取传送设备保持稳定与牢靠。因此，做好驱动气缸部分的设计，就是提升机械手运作稳定性的关键所在。在设计过程中，一般会选用高精密线轨以及谐波减速器，这样能够在提高生产精确度的同时，提升操作的灵活性。并且，由于定子、转子叠片的厚度会随着冲压过程的完成而变大，所以机械手需要通过感应器掌握工件的精确位置[4]。

2.2 机械手集中控制系统

机械手集中控制系统中需要具有手动模式，这样能够保证系统在出现故障时能够实现人工操作，保证企业的正常生产。另外也应该融入自动运行以及示教编程等功能。手动模式中应该包括手动和回零操作，事先的示教验证工作的开展，能够保证机械手移动、旋转灯工作的顺利，同时也能缩短生产节拍。具体来说，要先做好取料坐标的设置，随后完成辅助设置，进而保证各个操作的稳定性和准确性[5]。

2.3 自动运行

自动运行时，机械手将循环执行从取料到放料，再到控制冲床冲压等动作。以上下两位冲床的工件传输为例，自动运行开始后，机械手移至取料待机点位置，在上位冲床完成冲片，机械手控制系统检测到冲床上模部分运动到上止点后，旋转机械手并下移至工件的位置，接着打开吸盘。当检测到压力后，证明工件已经被吸盘拾取，然后机械手升回取料点上方后移至放料待机点位置。待下位冲床完成冲压后，移至放料点，工件被放到预定的位置。机械手返回后输出信号，发出冲床可继续工作的指令。机械手放料完成退回待机位置之后，会控制冲床冲压，注意切勿将身体任何部位伸入冲床模具内， 发生紧急情况要按下急停按钮，待机器停止后进入操作区域进行维护。

3 新能源汽车生产工艺发展趋势

通过对新能源汽车定转子冲片自动化生产线的设计与规划进行讨论，我们发现自动化、智能化的设计思路已经得到了广泛的应用。 因此，在未来新能源汽车生产工艺设计中，也将继续致力于系统的智能化与自动化方向。 同时，在系统中，各种集成技术、传感技术、远程控制技术也将得到广泛的应用。 所以，机械设计也不仅仅包括具体的金属构件设计，还应该融入电气设计、电子电路设计等内容。

4 总结

铁芯冲片自动化线设计工作对于提升新能源汽车电机质量有着十分重要的作用。 在设计过程中，技术人员需要做到坚持以人为本、以质量为本的设计理念，从而设计出操作便捷、生产效率更高的工艺流程。同时，技术人员也应该不断学习先进的控制技术与传感技术，将这些技术融入到实际生产中去， 从而在提升生产线设计成果质量的同时，促进汽车制造行业、机械设计行业的发展与进步。